全 文 ：收稿日期： 2009－02－10 接受日期: 2009－08－15
基金项目： 科技部支撑计划项目（2006BAD01A1704， 2008BAD92B01）； 国家梨产业技术体系（nycytx-29-07）
作者简介： 张茂君，男，研究员，在读博士生，从事抗寒梨新品种选育及配套栽培技术研究。 Tel: 0431-87063260，E-mail:maojunzhang@ya-
hoo.com.cn
觹 通讯作者。 Author for correspondence． Tel: 024-88487641，E-mail: libaojiang@hotmail.com
部分秋子梨品种和野生类型 S基因型鉴定
张茂君 1，2，王 强 2，李宝江 1*，丁丽华 2，闫兴凯 2，邢国杰 2
（1沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110161； 2吉林省农业科学院果树研究所，吉林 136100）
摘 要： 依据梨 S-RNase 基因保守区设计引物，对 23 个梨品种（类型）基因组进行了 PCR 扩增、PCR 扩增产物克隆、
测序和序列比对分析。 根据 S 基因核苷酸序列同源性 100%原理， 鉴定出 20 个 S 等位基因， 其中 17 个 S 基因与
GenBank 中已知的 Sb，Sc，Sd，Sh，S8，S12，S13，S16，S19，S27，S29，S30，S31，S34，S36，S41，S42-RNases 相同；在小香水中鉴定出 1 个新
的 S-RNase 基因，片段大小为 996 bp，现已提交 Genbank，登录号为 FJ490411，暂未定名；寒红梨和早梨 18 中各有 1
条 S 基因没有被鉴别出。 在此基础上，确定了 20 个秋子梨品种（类型）S 基因型，分别是：谢花甜（S29S34），山鸭梨
（S30S36），苹香梨（SdS31），马蹄黄（S16S19），寒香梨（S12S31），龙香（S12S16），早白（S19S42），八里香（S19S30），尖把子（S27Sh），软把
子（S16S36），糖梨（S27S30），酸梨锅子（S19S41），延边大香水（SdS12），南果梨 （S13S34），大南果 （S13S34），油红 （S13S34），小香水
（S27Sx），野生类型山梨 1（S8S27），山梨 3（SbS41），山梨 4（ScS42）；1 个白梨品种大慈梨（S19S27）；秋子梨品种寒红梨和沙梨
品种早梨 18 各鉴定出 1 条 S 基因，S基因型分别是 S27Sx和 SdSx。
关键词： 秋子梨； 自交不亲和； DNA 序列分析； S 基因； S 基因型
中图分类号：S661．2 文献标识码：A 文章编号：1009－9980(2009)06－786－06
Identification of S -genotypes on the pear cultivars and wild forms of
Pyrus ussuriensis
ZHANG Mao-jun1，2， WANG Qiang2， LI Bao-jiang1*， DING Li-hua2， YAN Xing-kai2， XING Guo-jie2
（1College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang， Liaoning 110161 China； 2Fruit Research Institute，Jilin Academy of
Agricultural Sciences，Gongzhuling ，Jilin 136100 China）
Abstract: Total of 23 cultivars and wild forms of Pyrus ussuriensis Maxim. were used as material for identifying their S-geno-
type using peculiar primers designed by the conserved regions of pear S-RNase structure， PCR amplifications，amplification
product cloning，sequencing and sequences alignment analysis. Based on principle of homology of 100% of S gene nucleotide
sequence，20 S-RNase genes were determined；17 S-RNase genes of them， Sb，Sc，Sd，Sh，S8， S12， S13， S16，S19， S27， S29， S30，
S31，S34，S36，S41，S42，were the same as these known on the GenBank； one novel S-RNase was discovered in pear cultivar
Xiaoxiangshui ， PCR bands 509 bp，accession numbers FJ490411； One of S gene from Hanhongli and Zaoli 18 was uniden-
tified respectively. The S-genotypes of 20 pear cultivars were identified as follows: Xiehuatian （S29S34）， Shanyali （S30S36），
Pingxiangli （SdS31）， Matihuang （S16S19），Hanxiang （S12S31），Longxiang （S12S16）， Zaoxiang （S19S42）， Balixiang （S19S30）， Jian-
bazi （S27Sh），Ruanbazi （S16S36），Tangli （S27S30）， Suanliguozi （S19S41）， Yanbian Daxiangshui （SdS12）， Nanguoli （S13S34），
Dananguo （S13S34）， Youhong （S13S34）， Xiaoxiangshui （S27Sx），wild type Shanli 1 （S8S27）， wild type Shanli 3（SbS41）， wild type
Shanli 4 （ScS42）. The S-genotypes of Dacili （P. bretschneideri） was S19S27， Hanhongli （P. ussuriensis） was S27Sx， Zaoli 18
（P. pyrifolia） was SdSx.
Key words: Pear （Pyrus ussoriensis Maxim.）； Self-infertile； DNA Sequence analysis； S gene； S gene-type
梨是重要的果树种类，世界上共有 76 个国家生
产，我国有 3 000多个品种。作为蔷薇科 Rosaceae 苹
果亚科 Maloideae 梨属 Pyrus 植物，因其高度自花不
实，即具有自交不亲和（Self-incompatibility， SI）遗
传特性， 生产上必须配置授粉树或采取其他辅助授
粉措施才能保证其优质丰产， 所以确定梨品种 S 基
因型， 对生产授粉品种选择或杂交育种亲本选配具
有重要指导意义。
果 树 学 报 2009，26（6）: 786～791
Journal of Fruit Science
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2009.06.006
据研究，蔷薇科果树 S位点由 2 个紧密连锁的
基因组成， 特异的控制花粉和雌蕊的交配识别和拒
绝，构成品种 S单元型[1-3]。梨同蔷薇科其他果树种类
一样，SI 是由单一 S 位点复等位基因控制， 属于配
子体自交不亲和（Gametophytic Self-incompatibility，
GSI）[4]。花柱内 S基因产物为具有核酸酶活性的糖蛋
白——S核酸酶（S-RNase）[5-8]。 世界栽培梨中，除洋
梨系统外，沙梨、白梨和秋子梨系统都起源我国，有
关沙梨、白梨、洋梨 S 基因多样性研究和品种 S基因
型鉴定已有相当多的报道[9-23]。国内外学者利用田间
杂交实验、PCR-RFLP 和特异引物并结合 PCR 技术
基因克隆等分子生物学手段，已从沙梨、白梨、洋梨
中鉴定出 59 个 S基因，确定了近 300个品种和其他
野生类型S基因型。 但秋子梨系统品种（类型），由
于分布区域较窄， 栽培面积较小，SI 方面研究相对
滞后，迄今仅有少量报道[23-27]。
作为重要栽培梨种质资源， 秋子梨 （Pyrus us-
suriensis Maxim.）具有抗逆性强、糖度高、酸度大、香
气浓等特点， 具有广阔商业发展前景和潜在亲本利
用价值。作者利用 PCR技术对部分秋子梨品种和野
生类型 S基因型进行了鉴定， 为今后秋子梨遗传改
良、高效栽培和 SI机制的深入研究提供试验依据。
1 材料和方法
1.1 植物材料
试验材料采自吉林省农业科学院国家公主岭寒
地果树梨资源圃，梨品种及秋子梨野生类型为：谢花
甜、山鸭梨、苹香梨、马蹄黄、寒香梨、龙香、早白、八
里香、尖把子、大慈梨、早梨 18、软把子、糖梨、酸梨
锅子、小香水、延边大香水、寒红梨、南果梨、油红、大
南果，野生类型山梨 1、山梨 3、山梨 4。 春季采集新
梢幼嫩叶片 3 g 左右，带到实验室置于-70 ℃冰箱内
保存备用。
1.2 基因组 DNA提取
采用北京天佳公司生产的植物基因组 DNA 提
取试剂盒，提取各参试材料基因组 DNA。 80 V 电压
下， 取 2 μL 基因组 DNA 在 1%琼脂糖凝胶上电泳，
紫外检测 DNA的纯度和完整性， 并于-20℃保存备
用。
1.3 PCR引物设计及 PCR扩增
参考文献 [10-15]设计了秋子梨 S 基因的 PCR
特异扩增引物，上游正向引物 P1: FTQQYQ（5-TT-
TACGCAGCAATATCAG-3），下游反向引物 P2: an-
ti-IIWPNV（5-AC（A/G）TTCGGCCAAATAATT-3）。
引物由上海生物工程有限公司合成。
PCR 扩增反应体系参照徐国华等 [14]和张妤艳
等[20]稍作调整。
PCR 循环条件： 94 ℃预变性 4 min，94 ℃变性
45 s，53 ℃退火 45 s，72 ℃延伸 2 min，10 个循环；
94 ℃变性 45 s，53 ℃退火 30 s，72 ℃延伸 1 min，25
个循环；72℃延伸 5 min，4℃保温。
1.4 S基因扩增片段回收、克隆、测序
PCR扩增产物用 1.5%琼脂糖凝胶电泳分离，目
的片段利用 MACHEREY-NAGEL GmbH & Co.KG
公司生产的试剂盒进行回收。 回收产物与克隆载体
pMD18-T 连接克隆，对菌落进行 PCR 扩增，PCR 产
物用 1.5%琼脂糖电泳检测是否为获得目的条带。
DNA序列由北京华大生物技术有限公司测定。
1.5 Genbank 中特异片段序列分析及 S 基因型确
定
利用美国国家生物技术信息中心 （NCBI）上
Blast 工具，对测序结果进行同源性序列检索，从而
初步确定该序列是否属于 S基因。 利用软件 Vector
NTI 7.0，NDAMAN2.53 和 GeneDoc分析软件对 DNA
序列及氨基酸序列进行比对， 确定测序结果的 S 基
因名称，从而确定梨品种的 S基因型。
2 结果与分析
2.1 基因组 DNA提取
利用北京天佳公司生产的 DNA提取试剂盒，提
取的秋子梨品种（类型）等的基因组 DNA，经琼脂糖
电泳检测（图 1），具有提取浓度高、纯度好，蛋白质、
RNA 杂质含量少特点，通过稀释可以直接用于 PCR
扩增。
2.2 秋子梨品种（类型）S基因分离
利用 S 基因特异引物 P1 和 P2 对秋子梨品种
（类型）等基因组 DNA 进行 PCR 扩增，结果显示，所
有的参试材料都扩增出 1 条或 2条扩增带， 片段大
小介于 330～1 000 bp，除小香水 1 条谱带较大外，其
余的品种（类型）扩增带大小都集中在 300~550 bp，
见图 2、3。
根据相关报道， 梨自交亲和性是由一对 S 等位
基因控制，经特异引物扩增后应表现 2条谱带。但梨
S 基因多态性较多，现已分离鉴定近 60 个。 由于一
些梨 S基因扩增片段大小非常相近， 只有少数碱基
对差异，很难通过琼脂糖凝胶电泳分离，从而造成某
些品种仅呈现出一条谱带。
2.3 秋子梨品种（类型）S基因型的鉴定
6 期 张茂君等: 部分秋子梨品种和野生类型 S 基因型鉴定 787
果 树 学 报 26 卷
图 3 秋子梨品种 S 基因特异扩增
M. DNA marker； 1. 大南果； 2. 油红； 3. 南果梨；
4. 小香水； 5. 延边大香水
Fig. 3 Amplification of S-RNase fragment from pear
cultivars of P. ussuriensis Maxim.
M. DNA marker； 1. Dananguo； 2. Youhong； 3. Nanguoli；
4. Xiaoxiangshui； 5. Yanbian Daxiangshui
图 2 梨品种（类型）S 基因特异扩增
M. DNA D2000 marker； 1. 谢花甜； 2. 山鸭梨； 3. 苹香梨； 4. 马蹄黄； 5. 寒香梨； 6. 龙香； 7. 早白； 8. 尖把子； 9. 八里香； 10. 大慈梨； 11. 早梨
18； 12. 软把子； 13. 糖梨； 14. 酸梨锅子； 15. 山梨 1；16. 山梨 3；17. 山梨 4； 18. 寒红梨
Fig. 2 Amplification of S-RNase fragment from pear cultivars or wild types of
P. ussuriensis Maxim.
M. DNAD2000marker； 1. Xiehuatian； 2.Shanyali； 3. Pingxiangli； 4. Matihuang； 5. Hanxiangli； 6. Longxiang； 7. Zaobai； 8. Jianbazi； 9. Balixiang；
10.Dacili； 11. Zaoli 18； 12. Ruanbazi； 13. Tangli； 14. Suanliguozi； 15. Shanli 1； 16. Shanli 3； 17. Shanli 4； 18. Hanhong
图 1 部分梨品种（类型）基因组 DNA 浓度琼脂糖电泳检测结果
M. 100 ng λDNA； 1.谢花甜； 2. 山鸭梨； 3. 苹香梨； 4. 马蹄黄； 5. 寒香梨； 6 龙香； 7. 早白； 8. 尖把子； 9. 八里香； 10. 大慈梨； 11. 早梨 18；12.软
把子； 13. 糖梨； 14. 酸梨锅子； 15. 山梨 1； 16. 山梨 3； 17. 山梨 4
Fig. 1 The agarose electrophresis result of DNA extracted from some pear cultivars or wild types
of P. ussuriensis Maxim.
M. 100 ng λDNA； 1. Xiehuatian； 2. Shanyali； 3. Pingxiangli； 4. Matihuang； 5. Hanxiangli； 6. Longxiang； 7. Zaobai； 8. Jianbazi； 9. Balixiang；
10. Dacili； 11. Zaoli 18； 12. Ruanbazi； 13. Tangli； 14. Suanliguozi； 15. Shanli 1； 16. Shanli 3； 17. Shanli 4
参试梨品种 （类型）PCR 扩增产物经琼脂糖凝
胶电泳分离后，进行回收、克隆并测序，并与 Gen-
Bank中已登录的梨 S-RNase 序列比对，最终确定了
参试材料的 S 基因型，其中寒红梨和早梨 18 2 个品
种， 各有一个 S基因由于扩增量较低而无法克隆和
测序，仅鉴定出一个 S基因（表 1）。
2.4 小香水梨 S基因型的鉴定
利用 PCR 技术结合 DNA 测序方法， 从小香水
中鉴定出一条 S 基因，其 P1 和 P2 之间的扩增片段
大小 996 bp，插入内含子大小 624 bp。该片段与西洋
梨的 Se 同源性为 97.9%、Si 同源性 97.9%， 秋子梨
的 S37同源性为 97%。 推导 HV+周边区域氨基酸序
列相似性进行比较，与 Se 的同源性最高，为 95.3%。
比较发现该 S 基因片段与 Se 基因有 5 处氨基酸不
同， 其中 HV 区相差 2 个氨基酸，HV 区为 S-RNase
的特异识别区域， 通常根据该区差异来判断不同的
S 基因型， 因此确定该片段为新的 S 基因， 提交
Genbank，登录号为 FJ490411，暂未定名。
3 讨 论
本研究应用 PCR 技术，结合 S 基因特异扩增条
带分离、克隆和测序，对 21 个秋子梨品种（类型）基
因组含有的 S基因进行了鉴定。 除小香水一条扩增
谱带经 DNA 序列比对分析确定是新的 S 基因外，其
余均为以前国内外梨属植物同类研究中已明确的 S
基因。 其中，地方品种南果梨、延边大香水、小香水、
尖把子、软把子、糖梨、八里香、谢花甜、山鸭梨、酸梨
锅子、 马蹄黄等鉴定出有 S12、S13、S16、S19、S27、S29、S30、
17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 M
18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 M
5 4 3 2 1 M
1 000
bp
250
500
250
bp
500
788
6 期
表 1 梨品种及野生类型 S 基因型
Table 1 S- genotypes of pear cultivars and wild types from P. ussuriensis Maxim.
注： Sx表示 S 基因尚未确定。 *S31（P. bretschneideri Rehd.）登录号为 DQ124366，片段大小为 509 bp。
Note: Sx represents the unidentified S gene. *S31（P. bretschneideri Rehd.）GenBank accession numbers FJ490411， PCR bands 509 bp.
品种或野生类型
Cultivars or wild types
种系
Species
PCR 谱带
PCR bands/bp
S 基因型
S- genotype
谢花甜 Xiehuatian
山鸭梨 Shanyali
苹香梨 Pingxiangli
马蹄黄 Matihuang
寒香梨 Hanxiangli
龙香 Longxiang
早白 Zaobai
八里香 Balixiang
尖把子 Jianbazi
大慈梨 Dacili
早梨 18 Zaoli 18
软把子 Ruanbazi
糖梨 Tangli
酸梨锅子 Suanliguozi
小香水 Xiaoxiangshui
延边大香水 Yanbian Daxiangshui
寒红梨 Hanhong
南果梨 Nanguoli
大南果 Dananguo
油红 Youhong
山梨 1 Shanli 1
山梨 3 Shanli 3
山梨 4 Shanli 4
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriepensis
白 梨 P. bretschneideri
沙 梨 P. pyrifolia
秋子梨 P. ussuriepensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
秋子梨 P. ussuriensis
348/342
312/470
370/509
346/446
536/509
536/346
446/528
446/312
346/353
446/353
370/x
346/537
353/312
446/334
353/996
370/536
353/x
351/342
351/42
351/342
435/353
438/334
353/528
S29S34
S30S36
SdS31*
S16S19
S12S31
S12S16
S19S42
S19S30
ShS27
S19S27
SdSx
S16S36
S27S30
S19S41
S27Sx
SdS12
S27Sx
S13S34
S13S34
S13S34
S8S27
SbS41
ScS42
S34、S36、S41、S42、Sd、Sh 基因；野生类型山梨 1、山梨 3、
山梨 4 有 S8、S27、S41、S42、Sb、Sc基因；选育的品种苹香
梨、寒香梨、龙香、大慈梨、大南果、油红有 S12、S13、
S16、S19、S27、S31、S34、Sd基因。 从上述结果可以看出，与
白梨、沙梨和洋梨品种相比，秋子梨无论地方品种，
还是野生类型，均表现出较丰富的 S基因多样性，不
仅含秋子梨特有的 S基因，还有白梨、沙梨和洋梨中
鉴定出的 S基因。现有资料还可以发现，一些 S基因
为白梨、沙梨和秋子梨所共有，一些 S基因分别为白
梨、沙梨、秋子梨和洋梨所特有，表明梨属植物 S 基
因进化存在 2种形式， 其一是梨属植物 S 基因分化
在各种形成之前已完成， 表现出一些 S 基因为各种
所共有的特点； 其二是分化后各种的 S 基因在其各
自生长环境下独立进化， 形成不同种间分别含一些
特有 S基因现象。 育成的秋子梨栽培品种含有许多
白梨、沙梨和洋梨的 S 基因，说明南果梨（S34S13）、尖
把子（S27Sh）、延边大香水（SdS12）、酸梨锅子（S19S41）等
秋子梨地方品种形成可能有其他梨属植物参与。
梨自交不亲和性是属于 GSI， 是由单个 S 位点
的复等位基因所控制， 子代 S基因型分别由两个亲
本不相同的 S基因随机组合而成， 因而可通过双亲
的 S基因组成预测后代的 S基因型。 同时也可作为
实生品种确定父本一种有效的鉴定方法， 即通过测
定自身的 S基因型与可能为父本的品种 S 基因型比
对，达到甄别的目的。 本研究中，寒香梨 （S12S31）是
延边大香水（SdS12）和苹香梨（SdS31）杂交后代，其基因
型构成完全符合 GSI 遗传机制。 苹香梨（SdS31）来自
于苹果梨实生，人们曾经推断苹香梨父本为谢花甜，
本试验及张妤艳等 [26]研究确定谢花甜 S 基因型是
S29S34， 由于苹香梨与谢花甜 S基因构成没有一个相
同，由此可推断谢花甜不是苹香梨父本。另外根据本
研究确定的苹香梨 S基因型为 SdS31， 其母本苹果梨
S基因构成应含有 Sd或S31中一个， 这与张妤艳等[26]
确定的苹果梨 S基因型 S17S19不符，原因有待于进一
步研究。
大南果选自南果梨芽变 [27]，油红为引自辽宁鞍
山地方品种， 植物学形状及果实特点同南果梨非常
相像，认为也是南果梨芽变。田间相互授粉试验表现
不亲和，推测他们可能含有相同的 S基因型。本研究
中确定它们的 S 基因型均为 S13S34，不仅证实当时的
判断，也说明芽变后代如果没有改变自交亲和性，芽
变后代 S基因型保持不变。
应用 PCR 技术， 结合 S 基因特异扩增条带分
离、克隆和测序，已成为梨属植物 S基因型鉴定主要
方法， 但在使用中会出现同一品种 S 基因型鉴定结
果不一致现象。 张春芳等[28]在研究梨品种 S基因型，
鉴定出苹香梨、 延边大香水和小香水 S 基因型分别
是 S1S31、S36S31和S29S34， 而本试验鉴定出他们的 S 基
张茂君等: 部分秋子梨品种和野生类型 S 基因型鉴定 789
果 树 学 报 26 卷
图 4 小香水 S 基因与 Se 基因 HV 区+周边区域推导氨基酸序列比较
虚下划线：保守区 C1； 双下划线： 保守区 C2； 直线： HV 区
Fig. 4 Putative amino acid sequences alignment of XXL-1（Xiaoxiangshui） S-allele and Se-allele
Deshed underline:conserved region 1； Heavy line:conserved region 2； Underline: HV region
因型则分别是 SdS31、SdS12和S27Sx，2 者结果差异较大。
由于双方采用的实验条件基本一致， 鉴定结果不同
如果不是取样误差， 说明这种研究方法应用还需要
进一步规范和改善。
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